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        火力發(fā)電廠鍋爐飛灰含碳量監(jiān)測(cè)可靠性優(yōu)化

        2018-10-19 23:39:54周永峰
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年4期
        關(guān)鍵詞:測(cè)量

        周永峰

        【摘要】火力發(fā)電機(jī)組目前最重要的指標(biāo)是在保證環(huán)保綠色發(fā)電的前提下能夠更好的做到降本增效,因此提高鍋爐的燃燒率是很重要的,飛回含碳量是標(biāo)示鍋爐燃燒狀況的很重要的指標(biāo),因此準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)爐膛飛灰含碳量是非常重要的。

        【關(guān)鍵詞】飛灰含碳量;FWD-2000;可靠性;優(yōu)化

        1、引言

        火力發(fā)電技術(shù)從亞臨界到超臨界,再到超超臨界,經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展,火電機(jī)組容量也更大,對(duì)黑色能源的利用和環(huán)境保護(hù)的要求也更高。所以現(xiàn)在的火電做到“生產(chǎn)高效節(jié)能,排放綠色環(huán)?!笔呛苤匾闹笜?biāo)。本文主要從鍋爐燃燒率的重要指標(biāo)飛回含碳量著手,研究如何更準(zhǔn)確更及時(shí)的測(cè)量鍋爐的燃燒狀態(tài),對(duì)鍋爐的燃燒優(yōu)化、降低發(fā)電煤耗、提高競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等重要環(huán)節(jié)提供可靠的參考依據(jù)。

        2、工程概況

        飛灰含碳指的是煤粉在鍋爐燃燒后剩余的灰燼中的碳的含量,是反映煤燃燒效率的重要指標(biāo)。當(dāng)煤粉在爐膛內(nèi)燃燒不充分時(shí),會(huì)造成機(jī)械未完全燃燒損失增大,此時(shí)飛回含碳量會(huì)增大??梢钥闯雒悍鄣娜紵隣顩r直接影響飛回含碳量的變化,則影響煤粉燃燒率的因素即影響飛回含碳量的因素,主要有:煤粉細(xì)度、煤品質(zhì)特性、爐膛熱風(fēng)溫度、燃燒器的構(gòu)造及鍋爐負(fù)荷等。因此能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)飛灰含碳量對(duì)于監(jiān)視爐膛的燃燒狀況非常重要。

        一般測(cè)量飛灰含碳量是通過(guò)對(duì)煙氣灰燼中的碳進(jìn)行再次灼燒的方法,通過(guò)對(duì)比灼燒前后的取樣灰量的重量,測(cè)量含碳量。這種方法適合于實(shí)驗(yàn)室分析,雖然精度高但是不能在線及時(shí)的測(cè)量鍋爐中的飛灰含碳量,不適合于工業(yè)應(yīng)用。目前在工業(yè)上應(yīng)用的較多的方式是微波測(cè)量技術(shù),通過(guò)監(jiān)測(cè)鍋爐煙道中的碳的波段在線實(shí)時(shí)的測(cè)量含碳量,但這種方法受煙道中的煙質(zhì)流速、煤質(zhì)變化的影響較大,且測(cè)量精度太低,穩(wěn)定性差,不能準(zhǔn)確的反映當(dāng)前鍋爐爐膛內(nèi)的煤粉燃燒狀況,對(duì)鍋爐燃燒控制和調(diào)整沒(méi)有很好的指導(dǎo)作用。

        本文主要通過(guò)托電公司安裝的FWD-2000型在線監(jiān)測(cè)飛灰含碳裝置的使用情況來(lái)分析如何能更好的監(jiān)測(cè)飛回含碳量。該型號(hào)飛回含碳監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)用的還是高精度的實(shí)驗(yàn)室化學(xué)灼燒失重技術(shù)以,在煙氣取樣以及在線監(jiān)測(cè)裝置上做了很好的改善,利用了自抽式無(wú)動(dòng)力取樣技術(shù),并且在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析傳輸方面做到了更加智能化。整套裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、測(cè)量精度高,能夠很好的反映鍋爐的爐膛燃燒狀況。

        3、工藝過(guò)程概述

        采用失重法測(cè)量技術(shù),當(dāng)含有未燃盡碳的灰樣在特定的高溫下經(jīng)灼燒后,由于灰中殘留的碳被燃盡后使灰樣的質(zhì)量出現(xiàn)損失,利用灰樣的燒失量作為計(jì)算依據(jù),計(jì)算出灰樣中的含碳量。

        系統(tǒng)采用無(wú)外加動(dòng)力、自抽式取樣單元,自動(dòng)地將煙道中的灰樣通過(guò)測(cè)量單元中的收灰組件收集到坩堝中。再由測(cè)量單元內(nèi)部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)將裝有灰樣的坩堝送入灼燒裝置進(jìn)行高溫灼燒,灼燒結(jié)束后由系統(tǒng)對(duì)收灰前、收灰后及灼燒后所稱得的重量信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,獲得飛灰的含碳量并在控制單元的顯示屏上進(jìn)行顯示。灼燒后的灰樣通過(guò)系統(tǒng)的排灰裝置排放回?zé)煹乐腥?,然后進(jìn)行下一次飛灰的取樣和含碳量測(cè)量的流程。

        飛灰取樣單元由取樣管、引射管、調(diào)節(jié)噴嘴、旋流集塵器等部件組成。飛灰取樣單元采用了獨(dú)特的耐磨設(shè)計(jì)和防堵灰設(shè)計(jì),能保證裝置長(zhǎng)期可靠的進(jìn)行自動(dòng)采樣。

        測(cè)量單元由收灰組件、排灰組件、灼燒組件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、稱重組件、PLC、HMI等部件組成。測(cè)量單元的工作過(guò)程及功能由系統(tǒng)控制軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,如圖1所示。

        4、飛灰含碳量日常維護(hù)常見(jiàn)問(wèn)題分析

        4.1取樣器的維護(hù)

        排灰管是飛灰取樣器的重要部件,當(dāng)裝置工作一段時(shí)間后,在取樣器的調(diào)節(jié)噴嘴和彎管內(nèi)壁上會(huì)沾結(jié)一些灰塵和結(jié)焦,如果長(zhǎng)期不進(jìn)行清理,會(huì)造成氣路變細(xì),甚至堵死。

        4.2坩堝的更換

        坩堝是灰樣的收集容器,坩堝口邊緣如有缺口灰影響正常的收灰工作。要更換坩堝時(shí),先按界面上的“運(yùn)行中”按鈕,再將啟動(dòng)方式改為“0”,使升降頂桿運(yùn)行到工位切換位置,等到初始化過(guò)程完畢,按“單步調(diào)試”按鈕,進(jìn)入“單步調(diào)試”界面,按按鈕“順轉(zhuǎn)45度”或“順轉(zhuǎn)90度”使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)至合適位置即可更換坩堝。更換坩堝時(shí)需特別注意:坩堝和轉(zhuǎn)盤可能高溫,必須帶手套操作,謹(jǐn)防燙傷!坩堝處理完后再先按界面上的“啟動(dòng)運(yùn)行”按鈕,再將啟動(dòng)方式改為“1”,”按鈕使設(shè)備進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

        4.3光電開關(guān)的維護(hù)

        每個(gè)測(cè)量單元內(nèi)有6個(gè)光電開關(guān)。其中2個(gè)是檢測(cè)轉(zhuǎn)盤位置的,另4個(gè)是檢測(cè)頂桿升降位置的。這里講的光電開關(guān)的維護(hù)是指檢測(cè)轉(zhuǎn)盤位置的那2個(gè)光電開關(guān)。當(dāng)光電開關(guān)槽內(nèi)表面有明顯的積灰時(shí),用干凈的布輕輕的將積灰檫干凈或用壓縮空氣吹掃干凈即可。

        4.4排灰嘴的維護(hù)

        排灰嘴內(nèi)孔和外圈鋼絲刷在長(zhǎng)期運(yùn)行后可能會(huì)出現(xiàn)堵灰和螺旋變形的情況。如出現(xiàn)上述現(xiàn)象,先停運(yùn)設(shè)備。然后用鐵絲清除排灰嘴內(nèi)孔的堵灰;用小一字螺絲刀理順外圈的鋼絲刷,使鋼絲都一致向下。處理完再啟動(dòng)設(shè)備。

        4.5升降機(jī)構(gòu)的維護(hù)

        升降機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)配合部件有1根升降螺桿、1根轉(zhuǎn)盤下降稱重時(shí)的拉桿和3根升降導(dǎo)柱,在這些部件的滑動(dòng)配合表面上需要涂潤(rùn)滑脂(黃油)。當(dāng)潤(rùn)滑脂干澀或太臟時(shí),要將原潤(rùn)滑脂清除掉,再涂上新的潤(rùn)滑脂。具體操作步驟為:先停運(yùn)設(shè)備,拆掉升降部件的前封板,對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行清除和更換工作。更換后恢復(fù)封板,再按人機(jī)界面上的“啟動(dòng)運(yùn)行”按鈕以啟動(dòng)設(shè)備工作。

        5、針對(duì)FWD-2000飛回含碳量測(cè)量裝置存在的問(wèn)題優(yōu)化

        從以上對(duì)FWD-2000型號(hào)的測(cè)量裝置的仔細(xì)分析中可以發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題,取樣和測(cè)量裝置由于是機(jī)械結(jié)構(gòu),且涉及到好幾個(gè)自動(dòng)控制電機(jī),因此在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣的地方安裝后由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)故障,導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)癱瘓。因此在以上測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能將一些容易出問(wèn)題的機(jī)械部件進(jìn)行優(yōu)化則會(huì)大大提升該測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性。

        FWD-2000型號(hào)測(cè)量飛灰裝置中取樣后進(jìn)行灼燒的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、升降電機(jī)等由于電機(jī)時(shí)間工作長(zhǎng)環(huán)境溫度高等因素會(huì)出現(xiàn)故障,且旋轉(zhuǎn)盤和升降電機(jī)的行程比較大,時(shí)間長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作錯(cuò)位,因此精簡(jiǎn)這套機(jī)械部件對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升很重要。以下介紹托電五期對(duì)該套裝置進(jìn)行的一些改造。

        將原先的由電機(jī)帶動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部分和升降機(jī)構(gòu)都改成由電磁閥控制的氣動(dòng)執(zhí)行器,大大縮短了測(cè)量裝置的動(dòng)作行程,并且由于電磁閥的可靠性高于電機(jī),因此提升了測(cè)量的穩(wěn)定性。由于氣動(dòng)執(zhí)行器的快速反映特性,使得整個(gè)測(cè)量裝置從取樣、稱重、灼燒、再稱重、排灰?guī)讉€(gè)工序的時(shí)間縮短很多,因此也提高了系統(tǒng)的靈敏性,所以改進(jìn)后的測(cè)量裝置能更及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)煙道中的含碳量,對(duì)鍋爐爐膛的燃燒判斷和燃燒整體優(yōu)化能起到更好的作用。

        6、結(jié)論

        火力發(fā)電機(jī)組目前最重要的指標(biāo)是在保證環(huán)保綠色發(fā)電的前提下能夠更好的做到降本增效,因此提高鍋爐的燃燒率是很重要的,飛回含碳量是標(biāo)示鍋爐燃燒狀況的很重要的指標(biāo),因此準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)爐膛飛灰含碳量是非常重要的。通過(guò)以上對(duì)FWD-2000型號(hào)的飛回含碳量測(cè)量裝置的研究,可以看出它是一種依據(jù)電力行業(yè)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)流程,運(yùn)用現(xiàn)代成熟的控制理論,結(jié)合精密傳動(dòng)、傳感器檢測(cè)、工業(yè)控制、人機(jī)通訊等尖端技術(shù),實(shí)現(xiàn)了飛灰含碳量的高精度實(shí)時(shí)在線智能化測(cè)量。且由于該測(cè)量裝置的高精度性,可靠性以及改造后體現(xiàn)出的穩(wěn)定性和靈敏性,為電廠運(yùn)行和技術(shù)管理人員進(jìn)行鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整和優(yōu)化提供重要手段和參考依據(jù),提高鍋爐運(yùn)行水平和效率,降低污染物排放。為鍋爐效率在線檢測(cè)系統(tǒng)、鍋爐燃燒優(yōu)化系統(tǒng)、鍋爐運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)等提供重要輸入?yún)?shù)。有效控制飛灰含碳量,保證粉煤灰品質(zhì)等級(jí),提高電廠售灰效益和社會(huì)綜合效益,并能降低煙塵以及污水排放。高可靠性自動(dòng)控制執(zhí)行系統(tǒng),減少人工操作和維護(hù)工作,降低運(yùn)行成本。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 《托電五期機(jī)組基建飛灰含碳安裝技術(shù)協(xié)議》

        [2] 《FWD-2000型飛灰含碳測(cè)量裝置維護(hù)手冊(cè)》

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